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ds案例 | 基于石墨烯的传感器研究
j9九游会老哥俱乐部交流的解决方案 | 2020-05-25 15:47
基于石墨烯的传感器具有高灵敏度，生物相容性和低成本，因而在化学和生物检测方面有广泛的应用前景。但是，对于在生物系统中非常重要的手性识别，石墨烯传感器仍然无法区分对映体。本研究中，以手性农药分子为例，通过乙酰胆碱酯酶（ache）修饰实现了高灵敏度的石墨烯手性传感器。量子化学模拟表明，对映异构体对ache的抑制作用已转移至石墨烯，从而可以电检测手性分子。在1 v的工作电压下，器件对（ ）/（-）-甲酰胺磷的灵敏度分别达到0.34μg/ l和0.32μg/ l，远高于圆二色性（6.90 mg / l和分别为5.16 mg / l）。此外，通过结合智能手机和无线传输实现了实时，快速的检测。
：可以实现配体与受体双柔性对接，模拟配体与受体结合时的“诱导——契合”效应。
ref：j. am. chem. soc. 2019, 141, 14643−14649 if=14.695
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石墨烯是具有单原子层厚度的二维六边形蜂窝结构，在电子设备，能量转换和存储设备中引起了极大的关注。实际上，结合出色的导电性能，生物相容性和超高表面积（计算值2630 m2 / g）使石墨烯成为制作高性能传感器的合适材料。产生石墨烯有很多方法，其中电化学还原石墨烯氧化物（ergo）的方法是一种简单、绿色及可扩展的。分子的手性在生物化学和药物设计中都非常重要。不同手性的对映异构体可能具有不同的生物活性，比如其中一种具有生物活性，另一种不仅没有生物活性，甚至可能会产生毒性。在农药研究领域中，手性分子的检测同样非常重要。目前检测对映异构体的方法通常使用昂贵的大型设备如圆二色谱等方法，无法满足在线监控和快速检测的需求。因此急需一种简单的，实时低成本、高灵敏度的手性分子传感器。有研究表明甲酰胺磷的两种对映异构体对于ache的抑制活性差别较大。
图一. 甲酰胺磷对应异构体与ache的相互作用图
因此，本研究使用ergo固定乙酰胆碱酯酶（ache）设计了一个灵活的低压超敏感手性传感器，用于检测手性分子。为了进一步研究相关机制，结合分子模拟方法使用中flexible docking将不同手性结构的甲酰胺磷对接到ache的活性位点中，对接结果表明（-）甲酰胺磷比（ ）甲酰胺磷更容易结合ache，从而可能传递给ergo一个更强的信号。进一步解释了传感器的作用机制。
为什么选择discovery studio？
1. ：flexible docking 模块先对蛋白活性口袋的侧链产生多个构象，然后将配体对接到受体的活性口袋当中，最后对得到的配体-受体复合物结构进行优化。flexible docking最大的优势在于准确，可以精细地研究配体-受体的相互作用信息，适合于作用机理研究。